BRPI0608534A2 - processo e dispositivo para o freamento de um rotor de uma instalação eólica - Google Patents

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Abstract

PROCESSO E DISPOSITIVO PARA O FREAMENTO DE UM ROTOR DE UMA INSTALAçãO EóLICA. A presente invenção refere-se a um processo e um dispositivo para o freamento de um rotor de uma instalação eólica com pás do rotor (3), apoiadas de maneira giratória no rotor, com dispositivos elétricos dentro do cubo do rotor (2), como um acionamento (4, 5), para a torção das pás do rotor (3), no caso da falha da alimentação de energia dos dispositivos elétricos (4, 5) é ativado um freio do rotor (11), sendo que as pás do rotor (3), em virtude do torque do freamento do freio do rotor (11) devido a sua inércia da massa, são giradas para a posição em bandeira.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO E DISPOSITIVO PARA O FREAMENTO DE UM ROTOR DE UMA INSTALAÇÃO EÓLICA".
A presente invenção refere-se a um dispositivo para a regula- gem de pás do rotor, apoiadas de maneira giratória em um cubo do rotor de uma instalação eólica, com dispositivos elétricos dentro do cubo do rotor, como um acionamento para a torção das pás do rotor, com um dispositivo de bloqueio ligado comas pás do rotor, o qual pode ser ativado no caso de uma falha da alimentação de potência do acionamento ou do próprio acionamen- to, e o qual, em estado ativado, impede uma torção das pás do rotor para a posição de operação, com um freio do rotor e com uma alimentação de e-nergia de emergência.
A invenção refère-se, além disso, a um processo para o frea-mento de um rotor de uma instalação eólica, com pás do rotor apoiadas de maneira giratória no rotor, com dispositivos elétricos dentro do cubo do rotor, como um acionamento para a torção das pás do rotor e com um dispositivo de bloqueio ligado com as pás do rotor, o qual pode ser ativado no caso de uma falha da alimentação de potência do acionamento ou do próprio acionamento, e o qual, em estado ativado, impede uma torção das pás do rotor para a posição de operação.
Um dispositivo deste gênero está conhecido da WO 99/23384 A1. No caso deste dispositivo, para o freamento da instalação está previsto um dispositivo de bloqueio na regulagem das pás do rotor, o qual é ativado no caso de falha da alimentação de potência, no qual as pás do rotor só po- dem girar para a posição em bandeira, e são mantidas nesta posição até a parada da instalação e até que está restabelecida outra vez a alimentação de potência. Embora este dispositivo garanta um freamento seguro do dispositivo no caso de uma falha da alimentação de potência, este apresenta a desvantagem, que para um funcionamento confiável deste dispositivo está necessário um ângulo de flecha relativamente grande, isto é um ângulo entre o eixo longitudinal da pá do rotor e seu eixo de rotação, quando também em casos mais desfavoráveis as pás do rotor sem acionamento, que por sua veznecessitariam uma alimentação de energia de emergência, devem ser torcidas para a posição em bandeira. Um ângulo de flecha grande causa por sua vez também grandes cargas na operação normal, o que exige a utilização de acionamentos de regulagem maiores para as pás do rotor. Isso leva conse-5 qüentemente a custos de instalação mais altos e a um consumo de energia mais alto, e piora a dinâmica dos acionamentos em conseqüência de inércia da massa dos acionamentos. Resumindo, no caso do dispositivo de acordo com a WO 99/23384, por conseguinte ocorre a desvantagem dos custos mais altos de instalação e de operação em conseqüência de um ângulo de
flecha grande, ou da necessidade de baterias dentro do cubo para apoiar a torção de volta das pás do rotor para a posição em bandeira através dos a-cionamentos das pás do rotor.
Por conseguinte, a invenção está baseada na tarefa de pôr a disposição um dispositivo do gênero inicialmente mencionado, no caso do
qual o freamento do rotor funciona de maneira confiável também quando não existe nenhum ângulo de flecha ou só um ângulo de flecha pequeno, e quando não está previsto nenhuma alimentação de energia de emergência própria para cada acionamento de cada pá do rotor.
Esta tarefa é solucionada com o dispositivo com as característi- cas da reivindicação 1.
Além disso, a invenção está baseada na tarefa de pôr a disposição um processo para o freamento de um rotor de uma instalação eólica, no qual, de maneira análoga em relação ao dispositivo de acordo com a invenção, não são necessários nenhum ângulo de flecha ou só um ângulo de fle-
cha pequeno e também nenhuma alimentação de energia de emergência própria para cada acionamento de cada pá do rotor.
Esta tarefa é solucionada com um processo com as características da reivindicação 6.
A invenção utiliza o freio do rotor, por sua vez sempre existente
no caso das instalações eólicas, o qual, no entanto, de acordo com os respectivos regulamentos, somente é utilizado como freio de retenção na ocasião da manutenção da instalação eólica ou como freio de emergência quandoda falha de um dos componentes da instalação, junto com o dispositivo de bloqueio para a torção das pás do rotor para a posição em bandeira. Neste caso a invenção se aproveita do fato, que pela utilização do freio do rotor atua um torque sobre as pás do rotor, que gira estas para a posição em 5 bandeira. Ao mesmo tempo atuam sobre as pás do rotor a gravidade e forças eólicas, que apoiam o giro das pás do rotor para a posição em bandeira. Através da combinação de todas estas características pode ser conseguida uma torção extremamente rápida e segura das pás do rotor para a posição em bandeira, sem que sejam necessários um ângulo de flecha grande ou um apoio por meio dos acionamentos das pás do rotor com uma alimentação de energia de emergência redundante em forma de baterias, necessário em função disso. A alimentação dos dispositivos elétricos dispostos dentro do cubo, como os acionamentos para a torção das pás do rotor, pode realizar-se exclusivamente através de uma conexão rotativa elétrica, como anéis co- letores, no eixo do rotor, sendo que uma alimentação de energia de emergência fora do cubo, por exemplo dentro da gôndola ou dentro da torre da instalação eólica, garante a alimentação continua dos acionamentos de re-gulagem, por exemplo no caso de interrupções curtas da rede, e que a instalação sempre pode ser parada de maneira regulada. No entanto, quando se tornar necessário um desligamento de emergência, por exemplo, quando da falha da alimentação de energia de emergência, do anel coletor, de alguma linha de conexão ou do acionamento, então o torque do freamento do freio do rotor garantira, junto com a inércia da massa das pás do rotor, uma torção rápida e confiável das pás do rotor para a posição em bandeira e com isso uma parada segura da instalação.
Visto que dentro do cubo do rotor que gira, não está mais necessária nenhuma alimentação de energia de emergência redundante, uma vez que esta pode ser disposta fora do cubo, qual alimentação de energia de emergência em todo o caso está necessária para a regulagem da instalação,se obtêm finalmente também custos mais baixos da instalação e da manutenção, respectivamente.
Outras características e vantagens da invenção são mostradasna descrição seguinte de um exemplo de execução da invenção, fazendo referência ao desenho anexo.
No desenho está representada de maneira esquemática uma gôndola 1, de uma instalação eólica, na qual está apoiada de maneira giratória 5 um cubo 2. No cubo 2, são apoiadas por meio de seus eixos de rotação pás do rotor 3, representadas de maneira simbólica. Para a torção das pás do rotor 3, está previsto cada vez um acionamento, consistindo em motor 4 e de conversor de freqüência 5 por cada pá do rotor 3. Cada motor 4, está equipado com um dispositivo de bloqueio, o qual, em estado ativado, impede uma tor-
ção das pás do rotor 3, para a posição de operação, no entanto, permite uma torção contínua ou descontínua das pás do rotor 3, para a posição em bandeira. No estado não ativado, o dispositivo de bloqueio está inativo, isto é que é possível uma torção das pás do rotor 3, em todas as direções. O dispositivo de bloqueio pode ser construído e funcionar, por exemplo, como descrito
na WO 99/23384. No entanto, o dispositivo de bloqueio pode ser projetado de tal maneira, que esta bloqueia as pás do rotor 3 somente na posição em bandeira e impede, que estas girem outra vez para a posição de operação.
Cada conversor de freqüência 5, está ligado por meio de uma linha 6, com um motor 4. A alimentação de corrente do conversor de fre-
qüência 5, se realiza por meio de uma linha de conexão 7, que está ligada em um anel coletor 8, no eixo do rotor. No anel coletor 8, está ligado no lado da gôndola por meio de uma outra linha de conexão 9, uma alimentação de energia de emergência 10, por exemplo, com uma bateria ou um acumula-dor, respectivamente. Finalmente está previsto ainda um freio do rotor 11,
que serve para a freamento e a retenção do rotor e do cubo do rotor 2, respectivamente.
Todas as outras partes da instalação eólica podem ser executadas como em princípio conhecidas do estado da técnica.
O controle da instalação e o dispositivo de bloqueio no motor 4, 30 são projetados de tal maneira, que no caso de uma interrupção da alimentação de corrente, por exemplo, em conseqüência de uma falha do motor 4, do anel coletor 8, ou uma ruptura das linhas 6, 7, 9, ou um defeito no conversorde freqüência 5, que torna necessário um desligamento de emergência com um freamento tão rápido quanto possível do rotor, são ativados o freio do rotor 11, assim como o dispositivo de bloqueio no acionamento 4. Deste modo o rotor é freado pelo freio do rotor 11, e ao mesmo tempo o dispositivo de 5 bloqueio impede uma torção das pás do rotor 3, para a posição de operação. Devido à inércia da massa das pás do rotor 3, e à posição do centro de gravidade da massa fora de seu eixo de rotação, estas são giradas por meio do torque do freamento do freio do rotor 11, para a posição em bandeira, sendo que as forças eólicas assim como a gravidade apoiam pelo menos tempora-
riamente ou de maneira intervalada, respectivamente, esta torção das pás do rotor, para a posição em bandeira. Neste caso, devido ao torque de freamento do freio do rotor 11, não é necessário prever medidas adicionais, como uma alimentação de energia de emergência dos acionamentos 4, 5, ou um ângulo de flecha grande das pás do rotor 3, uma vez que pelo freio do
rotor 11, são postos à disposição torques suficientemente altos para o giro rápido das pás do rotor 3, para a posição em bandeira. Devido à alimentação de energia de emergência 10, dentro da gôndola 1, está ao mesmo tempo possível alimentar os acionamentos 4, com energia de emergência para o desligamento controlado da instalação em caso de necessidade, por exem-
pio, em caso de uma falha da conexão elétrica entre a instalação e a rede, na qual esta alimenta corrente, contanto que existe uma conexão funcionando de corrente/controle entre o controle da instalação, o conversor de freqüência 5, assim como o motor 4.
Embora o freio do rotor 11, possa ser projetado como freio com
potência maior, no caso da invenção este pode ser dimensionado também só como freio de emergência e de manutenção, porque o freio do rotor 11, só tem que ser utilizado em caso de emergência, isto é, quando da falha de um dos componentes mencionados e desde que as pás do rotor 3, junto com o dispositivo de bloqueio não vão automaticamente para a posição em ban-
deira, devido ao ângulo de flecha grande e, respectivamente, um centro de gravidade da massa que fica fora do eixo de rotação das pás do rotor 3, e quando o rotor alcança um número de rotações supercrítico.

Claims (11)

1. Dispositivo para a regulagem de pás do rotor (3), apoiadas de maneira giratória em um cubo do rotor (2), de uma instalação eólica, com dispositivos elétricos dentro do cubo do rotor (2), como um acionamento (4,55), para a torção das pás do rotor (3), com um dispositivo de bloqueio ligado com as pás do rotor (3), o qual pode ser ativado no caso de uma falha da alimentação de potência do acionamento (4, 5), e o qual, em estado ativado, impede uma torção das pás do rotor (3), para a posição de operação, com um freio do rotor (11), e com uma alimentação de energia de emergência 10 (10), caracterizado pelo fato, de a alimentação de energia de emergência (10), dos dispositivos elétricos (4, 5), dispostos dentro do cubo do rotor (2), ser disposta fora do cubo do rotor (2).
2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato, de o centro de gravidade da massa das pás do rotor (3), ficar fora do seu eixo de rotação.
3. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato, de o eixo longitudinal das pás do rotor (3), ser inclinado em relação ao eixo de rotação das pás do rotor (3).
4. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações 1 ou 3, ca-20 racterizado pelo fato, de a alimentação de energia de emergência (10), porexemplo, ser uma bateria ou coisa semelhante, disposta dentro de uma gôn-dola ou em uma torre da instalação eólica, a qual está ligada através de uma conexão rotativa elétrica, por exemplo, um anel coletor (8), com os dispositivos elétricos (4, 5).
5. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações 1 ou 4, ca-racterizado pelo fato, de o dispositivo de bloqueio permitir uma torção contínua ou descontínua das pás do rotor (3), para a posição em bandeira.
6. Processo para o freamento de um rotor de uma instalação eólica, com pás do rotor (3), apoiadas de maneira giratória no rotor, com dis-positivos elétricos dentro do cubo do rotor (2), como um acionamento (4, 5), para a torção das pás do rotor (3), e com um dispositivo de bloqueio ligado com as pás do rotor (3), o qual pode ser ativado no caso de uma falha daalimentação de potência do acionamento (4, 5) ou do próprio acionamento (4, 5), e o qual, em estado ativado, impede uma torção das pás do rotor (3), para a posição de operação, caracterizado pelo fato, de em caso da falha da alimentação de energia dos dispositivos elétricos (4, 5), ser ativado um freio 5 do rotor (11), e de as pás do rotor (3), em virtude do torque de freamento do freio do rotor (11) devido a sua inércia da massa, serem giradas para a posição em bandeira.
7. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato, de o freio do rotor (1.1), ser ativado só com um número de rotações do rotor acima de um valor crítico predeterminado.
8. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato, de as pás do rotor (3), no caso de uma falha da alimentação de potência e no caso de um número de rotações do rotor embaixo do valor crítico predeterminado, com freio do rotor (11) inativo, só poderem ser giradas para a posição em bandeira com o auxílio do dispositivo de bloqueio por meio de forças eólicas e/ou de gravidade, que atuam sobre as pás do rotor (3).
9. Processo de acordo com uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo fato, de os acionamentos (4, 5), no caso de uma falha da conexão elétrica da instalação eólica para a rede ligada, serem alimentados com energia elétrica por uma alimentação de energia de emergência (10), disposta fora do cubo (2).
10. Processo de acordo com uma das reivindicações 6 a 9, caracterizado pelo fato, de as pás do rotor (3), com dispositivo de bloqueio ativado, serem giradas para a posição em bandeira, por meio de um torque que se forma em virtude de um ângulo de flecha.
11. Processo de acordo com uma das reivindicações 6 a 10, caracterizado pelo fato, de o dispositivo de bloqueio ativado permitir uma torção contínua ou descontínua das pás do rotor (3), para a posição em bandeira.
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